船載水陸一體化點云測距系統(tǒng)校準規(guī)范

JJFXXX—XXXX船載水陸一體化點云測距系統(tǒng)校準規(guī)范HY/T0350—2023船載海陸地形是指船載水陸一體化點云測距系統(tǒng)所測水上部分點云與水下部分點云在水平面內(nèi)和垂船載水陸一體化點云測距系統(tǒng)是（簡稱點云測距系統(tǒng)）以水面船只（含無人船）為載體將多種傳感器集成于一體，采用條帶測量的方式，2據(jù)。水上部分通常采用三維激光掃描儀，水下部分通常姿態(tài)儀獲取三維激光掃描儀和多波束測深儀的位置數(shù)據(jù)進行融合計算，形成水上及水下地形的點云成果，1 3 c)點云測距系統(tǒng)校準不應(yīng)受到強磁場、電場、障礙物阻擋以及反光物反光和陽光直JJFXXX—XXXX3a)球棒：應(yīng)包含球型靶標和連接桿；球型靶標表面應(yīng)漫反射，無投射型靶標（推薦薦選用不銹鋼制品）長度5m，每隔0.3m應(yīng)設(shè)置定位點，各定位點距兩球型靶標球圖2球棒示意圖1——球型靶標1；2——定位點；3——連接桿；4——球型靶標2；b)全站儀：測距Ⅰ級，測角最大允許誤差±0.5"，免棱鏡。表1校準項目序號項目名稱校準方法1空間相對距離示值誤差7.32一致性示值誤差7.44b)將3組球棒安裝至試驗平臺，保持球棒鉛錘，各球棒的間距互不相等且不小于3m，4圖3球棒安裝側(cè)視示意圖1——球棒1；2——球棒2；3——球棒3；4——水面；d)采用測站坐標系，使用全站儀分別測量各球棒定位點的三維坐標（見圖4測量123圖4全站儀測量定位點示意圖1——球棒；2——全站儀；3——定位點；X-XY-Y ==mnp(m,n,p)—為直線的法向量，m；(X0,Y0,H0)—為定位點的測站坐標，m；JJFXXX—XXXX5(X,Y,H)—為直線上任意一點的測站坐標，m；X=X0+LY=Y0+LH=H0+L(X,Y,H)—在測站坐標系下，水上或水下球型靶標球心的坐標，m；g)按公式（5）和公式（6）計算水上和水下部分各球型靶標球心的空間相對距離的SiSi,XiLXi,,(Xsi,Xs,i+1)2+(Ys,iYs,i+1)2+(Hs,iHs,i+1)2,(Xxi,Xx,i+1)2+(Yx,iY)2+(Hx,iHx,i+1)2LS,i—水上球型靶標球心的空間相對距離的標準值，m；LX,i—水下球型靶標球心的空間相對距離的標準值，m；在垂直面內(nèi)的投影距離的標準值，并取算術(shù)LP,i=(Xs,iXx,i)2+(,iYx,i)2LS,i=Hs,iHx,iJJFXXX—XXXX6b)接通各傳感器，按使用說明書要求進行預(yù)熱。c)點云測距系統(tǒng)校準前宜對各傳d)完成點云測距系統(tǒng)檢校后，將各傳感器安裝偏差輸入采集軟件，并檢查各傳感器e)在距校準裝置4m和8m處布設(shè)計劃線，并導(dǎo)入點云測距系統(tǒng)導(dǎo)航軟件中。(Xi-Xi+1)2+(Yi-Yi+1)2+(Hi-H(Xi,Yi,Hi)—點云測距系統(tǒng)所測水上或水下球型靶標球心的坐標，m；ΔXi=Li-LXΔ=L-LΔX,i—點云測距系統(tǒng)水下部分球型靶標球心的空間距離示值誤差，m；a)按7.2a)—c)步驟，獲取點云測距系統(tǒng)所測球型靶標點云成果，算同一球棒水上和水下球型靶標球心在水平面內(nèi)JJFXXX—XXXX7LYP,i=(Xsp,i-Xxp,i)2+(p,i-Yxp,i)2（12）(Xsp,i,Ysp,i)——點云測距系統(tǒng)所測水上球型靶標球心坐標，m；(Xxp,i,Yxp,i)——點云測距系統(tǒng)所測水下球型靶標球心坐標，m；計算同一球棒水上和水下球型靶標球心在垂直面內(nèi)的LYS,i=Hss,i-HxsHss,i—點云測距系統(tǒng)測量的水上球型靶標球心高程，m；Hxs,i—點云測距系統(tǒng)測量的水下球型靶標球心高程，m；c)按照公式（14）和公式（15）計Δ=L-L=LYS,i-LS,id)a)—c)步驟重復(fù)3次，計算系統(tǒng)在水平方向JJFXXX—XXXX8f)被校準系統(tǒng)各傳感器的名稱、制造商、規(guī)格型號、出廠編號；h)對校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范標識，包括名稱及代號；j)校準環(huán)境條件的描述，包括：溫度、濕度等；l)校準證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)，以及簽發(fā)日期；由于復(fù)校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸多因素所9在陸上空間將點云測距系統(tǒng)的水上、水下部分進行可將上述檢校結(jié)果作為點云測距系統(tǒng)水上、水下部分拆解并進行室外精檢校。粗檢校由于傳感器內(nèi)部不可視，導(dǎo)致軸b)基于上述點位構(gòu)建各傳感器單體坐標系，并確定用于各傳感器之間坐標系轉(zhuǎn)換所d)利用工業(yè)測量系統(tǒng)，在觀測坐標系下對用于各傳感器之間坐標系轉(zhuǎn)換所布設(shè)的公e)分別基于公共點在各傳感器單平面擬合后測量點的殘差中誤差優(yōu)于5mm，平面?zhèn)€數(shù)應(yīng)多于6個，具有不同的朝向（即法矢量方向不同且有至少3個平面的朝向接近垂直。此外，載體應(yīng)以不同路線、不同JJFXXX—XXXX距離（載體與檢校平面之間）分別進行檢校數(shù)據(jù)采集，a)建立面模型檢校場，測量面模探測法）或按橫搖偏差、電羅經(jīng)偏差、導(dǎo)航時延（剖面重疊法）和速度差別盡可能大，同時要保持均勻并嚴格在計劃JJFXXX—XXXX2+z12+z222+z12+z22+znA=|2x2設(shè)球型標靶圓心三維坐標為(x,y,z半徑為r，則球型靶標的方程為：22+2其中，x,y,z)為球心坐標，T為球的半徑,{xi,yi,zi〕,i=1,2,3…,n}為球面上的點；222i2y12y2y12y22yn|||L2xn2zi2zi2z2z2z2z22znxyz222-x-y-zx2-y2-z2)]「x|-|x|-|x2nn2122]|||按式(B.3)求解此超定方程，將該方程的解記為靶標的球心近似值x0,y0,=(ATA)-1ATYrrf(x,y,z,r)=-r對(B.4)式在球心近似值及設(shè)計半徑x0,y0,z0,T0處線性化可得：f(x,y,z,r)=f(x0,y0,z0,r0)--=L1+V=0((xi-x0)2+(yi-y0)2+(zi-z0)2T=[(x-x0)(y-y0)(z-z0)(z-z0)]T；L1為觀測值；V為觀測值的改正數(shù)；ε=fx0,y0,z0,T0；「]-「]JJFXXX—XXXXV為第i個球面點到近似球心x0,y0,z0的改正數(shù)；使用間接平差方法求解(B.6)式，定||||||||||00「-(x1-x0)-(y||||||||||00----1-1nnn-1-(x-x0)-(y-y0)-(znnn-100RnRnR001P||0得到參數(shù)x0,y0,z0,T0的改正數(shù),,,：T=(BTPB)-1BTPlT0]|「ε]2ε0n2ε0nε0|||||JJFXXX—XXXX證書編號：器具名稱傳感器型號傳感器編號傳感器制造單位送檢單位及地址檢定地點環(huán)境條件溫度：相對濕度：外觀檢查銘牌檢查校準項目示值標準值示值誤差空間相對距離一致性校準員：核驗員：試驗日期：年月日JJFXXX—XXXX證書編號××××××-××××檢定機構(gòu)授權(quán)說明檢定環(huán)境條件及地點：溫度℃地點相對濕度%其他檢定使用的計量（基）標準裝置名稱測量范圍不確定度/準確度等級/最大允許誤差計量（基）標準證書編號有效期至檢定使用的標準器名稱測量范圍不確定度/準確度等級/最大允許誤差檢定/校準證書編號有效期至JJFXXX—XXXX證書編號xxxx-xxx校準結(jié)果1.空間相對距離2.一致性6.一致性重復(fù)性示值m標準值m示值誤差m示值m標準值m示值誤差m m測量結(jié)果算術(shù)平均值/m標準偏差/m以下空白JJFXXX—XXXXnnxL1船載水陸一體化點云測距系統(tǒng)空間相對距離指標球相對距離開展測量不確定度評定工作。系統(tǒng)所測兩LPYX1=X0+xL12222H1+xL1X2=X+xL2YYxL2H2=H+xL2LP——被校準系統(tǒng)測量兩目標球球心距離示值，m；X1——被校準系統(tǒng)測量相鄰目標球球心的北向水平坐標，m；YX2——被校準系統(tǒng)測量相鄰目標球球心的北向水平坐標，m；YH1——被校準系統(tǒng)測量相鄰目標球球心的高程，m；H2——被校準系統(tǒng)測量相鄰目標球球心的高程，m；X0、X’0——被校準系統(tǒng)測量對應(yīng)球棒定位點的北向水平坐標，m；YH0、H’0——被校準系統(tǒng)測量對應(yīng)球棒定位點的高程，m；(mnp)——為相應(yīng)球棒對應(yīng)直線的法向量，m；JJFXXX—XXXXs1s1考慮到影響測量不確定度的因素，系統(tǒng)所測兩目標球球心坐標相對距離示值誤差Δs表SSS1123Δ=LL+ζSSS1123((x011(H0+pxL1(H+p1xL2))21222222222222222222LS——點云測距系統(tǒng)測量水上或水下兩球型靶標球心此測量不確定度為被校準設(shè)備所引入的測量不在測量不確定度評價的過程中，采用船距球棒裝置4m處系統(tǒng)所測數(shù)據(jù)作為代表性數(shù)JJFXXX—XXXX表E.14m處系統(tǒng)所測水上和水下兩目標球球心相對距離測量數(shù)據(jù)水上兩目標球相對距離（m）水下兩目標球相對距離距離（m）5.325.285.355.105.295.195.315.095.285.255.295.405.315.045.275.375.365.325.315.09 μL,1一μL,2=μ(y)L,2=S S L,2 E.3.2鋼卷尺測量引入的標準不確定度μL,0試驗中所采用的Ι級全站儀測距最大允許誤差±（1+1×10-6D）mm，測角最大允許誤差全站儀分別對各定位點坐標進行測量，不確定度評估按最遠距離100m估計。根據(jù)有62qE.3.4校準裝置安裝偏差引入的標準不確定度μζJJFXXX—XXXXμζ==估計安裝偏差屬于矩形分布，經(jīng)查表可知k=，則校準裝置偏差引μζ==33根據(jù)有關(guān)技術(shù)資料、使用經(jīng)驗，估計目標球加工5μdE.3.6球棒定位點引入的標準不確定度μd根據(jù)有關(guān)技術(shù)資料、使用經(jīng)驗，估計球棒定位點標記偏差的區(qū)間半寬度為3mm，估μd系統(tǒng)水上水下點云一致性校準裝置相鄰兩個球心,,s)x0(xs)((x0(y0(H0+pxL1(H+p1xL2))2222222222222222222JJFXXX—XXXXs)cx,o(Δs),x0s)cx,o(Δs),((x0(y0(H0+pxL1(H+p1xL2))2222222222222222222222222(x0(x+m1xL2))x222222 +p2)1.5)+(y0(y+xL2))xL1mn(m22+p2)1.5+(H0+xL1(H+xL2))x22((x0(y0(H0+pxL1(H+p1xL2))2222222222222222222JJFXXX—XXXX22222(())Lm+++mnp21111Ln222111mnmnmnx1)((LpLpLpLp++xx2010+22222(())Lm+++mnp21111Ln222111mnmnmnx1)((LpLpLpLp++xx2010++++222p111++++222111(H0s)s)(x0(x+xL2))x(y0(y+xL2))x(H0+xL1(H+xL2))x 一((x0(y0(H0+pxL1(H+p1xL2))2222222222222222222+++ x (()++yy010 x (()++yy0102+p+xL1(H+xL2))()(x0(x01+n1+p1m1+n1+p1xL1(H+p1xL2))2m1+n1+p1np(y0+(H0mmJJFXXX—XXXXmmnnmnmmnnmnx11222 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